Strumenti misurazione per il CNAO: lotta ai tumori

Il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO), situato a Pavia, rappresenta uno dei più avanzati e innovativi poli per il trattamento dei tumori in Italia e nel mondo. Fondato nel 2001 e operativo dal 2011, il CNAO si distingue per l’utilizzo della adroterapia, una tecnica che impiega particelle subatomiche, come protoni e ioni carbonio, per combattere neoplasie resistenti alle terapie convenzionali.

Cos’è il CNAO e di cosa si occupa

Il CNAO (Centro Nazionale Adroterapia Oncologica) è la prima struttura medica di acceleratori per la adroterapia profonda in Italia. Due sorgenti di ioni a risonanza ciclotronica elettronica (ECR) producono un fascio iniettato in un LINAC dove viene accelerato a 7 MeV/u. Un sincrotrone di 78 m di circonferenza immagazzina e accelera il fascio di ioni di carbonio fino a 400 MeV/u e protoni fino a 250 MeV.

Il fascio estratto dal sincrotrone può essere consegnato su quattro linee in tre sale di trattamento: quella centrale ha due linee di fascio, una orizzontale e una verticale; le laterali hanno una linea di fascio orizzontale ciascuna. Il percorso del fascio dalle sorgenti al paziente, pur essendo compatto rispetto a strutture simili, è piuttosto lungo e molti componenti ottici contribuiscono alla modellazione del fascio. Tutti questi componenti devono essere accuratamente allineati in una posizione ben definita per svolgere i loro compiti.

Adroterapia: un’arma contro i tumori resistenti

La principale caratteristica distintiva dell’adroterapia risiede nell’uso di particelle ad alta energia che possono penetrare profondamente nei tessuti umani con una precisione millimetrica. Queste particelle, accelerate a velocità elevate, rilasciano la maggior parte della loro energia direttamente nel tumore, minimizzando i danni ai tessuti sani circostanti. Questo effetto, noto come “picco di Bragg”, consente di trattare efficacemente tumori in aree critiche o difficili da raggiungere con le tecniche tradizionali.

Il CNAO è dotato di uno dei più avanzati acceleratori di particelle, capace di accelerare protoni e ioni carbonio a velocità prossime a quelle della luce. Questo impianto, unico in Italia e tra i pochi al mondo, è stato sviluppato grazie alla collaborazione con il CERN di Ginevra e altri istituti di ricerca internazionali.

L’infrastruttura del centro include un ciclotrone, che accelera i protoni, e un sincrotrone, utilizzato per gli ioni carbonio. Queste tecnologie permettono di trattare una vasta gamma di tumori solidi, inclusi quelli del sistema nervoso centrale, della testa, del collo, del fegato, del pancreas e altri ancora.

Strumenti misurazione e alta precisione CNAO

Il complesso di acceleratori di particelle è composto da cinque principali sezioni:

LEBT (Trasferimento Fascio a Bassa Energia)
LINAC (Acceleratore Lineare)
MEBT (Trasferimento Fascio a Media Energia)
SYNC (Sincrotrone)
HEBT (Trasferimento Fascio ad Alta Energia)

Strumenti utilizzati per allineamento e misurazioni di precisione:

Livella ottica automatica Leica NA2 dotata di micrometro piano parallelo GPM3
Laser tracker Leica LTD500
Stazione totale Leica TDA5005
Cannocchiale di micro-allineamento Taylor-Hobson

Scopriamo meglio questi strumenti utilizzati per il CNAO

Strumenti misurazione ad alta precisione ingegneria CNAO

Livella Ottica Automatica Leica NA2

La livella ottica Leica NA2 è uno strumento di precisione utilizzato per misurare le differenze di altezza. È dotata di un micrometro piano parallelo GPM3, che migliora la precisione delle misurazioni.
Questo strumento è utilizzato per assicurare che le componenti dell’acceleratore siano perfettamente livellate e allineate rispetto alla gravità, un requisito essenziale per garantire il corretto funzionamento del fascio di particelle.

Laser Tracker Leica LTD500

Il laser tracker Leica LTD500 è un dispositivo di misurazione 3D di alta precisione. Utilizza un laser per tracciare la posizione di un riflettore montato sui componenti da misurare.
Questo strumento è impiegato per misurazioni tridimensionali accurate, permettendo di determinare la posizione precisa di componenti critici come magneti e dispositivi diagnostici rispetto al sistema di coordinate globale dell’acceleratore.

Stazione Totale Leica TDA5005

La stazione totale Leica TDA5005 combina misurazioni angolari e lineari per determinare le coordinate tridimensionali di punti nello spazio. È uno strumento di rilievo avanzato utilizzato per applicazioni di ingegneria di precisione.
È utilizzata per creare una rete di punti di controllo all’interno della struttura dell’acceleratore, che serve come base per tutte le misurazioni di allineamento successive. Questo garantisce che tutte le componenti siano posizionate correttamente rispetto a questa rete di riferimento.

Cannocchiale di Micro-Allineamento Taylor-Hobson

Il cannocchiale di micro-allineamento Taylor-Hobson è uno strumento ottico di precisione usato per l’allineamento di componenti meccanici con tolleranze molto strette. Fornisce una visualizzazione diretta e precisa dell’allineamento di elementi in linea.
Questo strumento è utilizzato per il posizionamento fine e l’allineamento di componenti critici come griglie di profilo e altri dispositivi di monitoraggio del fascio, assicurando che questi siano perfettamente centrati lungo la linea del fascio.

Applicazioni Cliniche e Ricerca

Oltre al trattamento clinico, il CNAO è impegnato attivamente nella ricerca scientifica, con l’obiettivo di migliorare continuamente le tecniche di adroterapia e sviluppare nuove applicazioni. Il centro collabora con università, ospedali e istituti di ricerca a livello nazionale e internazionale, partecipando a numerosi studi clinici e progetti di ricerca.

Uno degli ambiti di ricerca più promettenti è l’uso della adroterapia per il trattamento di tumori pediatrici, dove la precisione della tecnica può ridurre significativamente i rischi di effetti collaterali a lungo termine. Inoltre, il CNAO sta esplorando l’impiego degli ioni carbonio per il trattamento di tumori radioresistenti, che non rispondono adeguatamente alla radioterapia convenzionale.

L’Impatto sulla Comunità

Dal punto di vista del paziente, il CNAO offre un ambiente altamente specializzato e umano, dove l’attenzione alla persona è al centro di ogni processo. I pazienti ricevono un supporto completo, dalla diagnosi alla pianificazione del trattamento, fino al follow-up post-terapia. Il centro si impegna anche a sensibilizzare il pubblico e a formare i professionisti della salute attraverso corsi e programmi di aggiornamento.

La ricerca del CNAO si concentra su diverse aree chiave:

• Efficacia Clinica: studi sull’uso degli ioni carbonio per trattare tumori radioresistenti e quelli pediatrici.
• Innovazioni Tecnologiche: sviluppo di tecnologie per migliorare la precisione e l’efficacia dei trattamenti.
• Collaborazioni Internazionali: progetti con istituti di ricerca e università per avanzare le conoscenze scientifiche.